DE102011100467B3

DE102011100467B3 - Messkopf für ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt

Info

Publication number: DE102011100467B3
Application number: DE102011100467A
Authority: DE
Inventors: Kurt Brenner; Walter Jenisch; Tobias Woletz; Dieter Kaufmann
Original assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Current assignee: Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH
Priority date: 2011-05-02
Filing date: 2011-05-02
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: US9140532B2; US20140053423A1; CN103635774B; EP2705331A1; WO2012150141A1; CN103635774A

Abstract

Ein Messkopf für ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt besitzt ein Kupplungsteil (40) zum lösbaren Ankoppeln eines Messwerkzeugs (27). Das Kupplungsteil (40) hat eine Anzahl von ersten Lagerelementen (58), einen Magneten (60) und einen Haltezapfen (57). Das Messwerkzeug (57) hat einen Teller (74) mit einer Anzahl von zweiten Lagerelementen (78), einer Ankerplatte (83) und zumindest einem verstellbaren Verriegelungselement (86). Der Magnet (60) ist dazu ausgebildet, die Ankerplatte (83) anzuziehen, um die ersten und zweiten Lagerelemente (58, 78) in Eingriff miteinander zu bringen. Im Eingriff legen die ersten und zweiten Lagerelemente (58, 78) eine definierte Position des Messwerkzeugs (57) an dem Kupplungsteil (40) fest. Das zumindest eine Verriegelungselement (86) befestigt das Messwerkzeug (27) an dem Haltezapfen (57). Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Ankerplatte (83) lösbar an dem Teller (74) befestigt ist und das zumindest eine Verriegelungselement (86) hält die Ankerplatte (83) an dem Haltezapfen (57).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Messkopf für ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt, mit einem Kupplungsteil zum Ankoppeln eines Messwerkzeugs, und mit einem Messwerkzeug, das lösbar an dem Kupplungsteil angekoppelt ist, wobei das Kupplungsteil eine Anzahl von ersten Lagerelementen, einen Magneten und einen Haltezapfen aufweist, und wobei das Messwerkzeug einen Teller mit einer Anzahl von zweiten Lagerelementen, einer Ankerplatte und zumindest einem verstellbaren Verriegelungselement aufweist, wobei der Magnet dazu ausgebildet ist, die Ankerplatte anzuziehen, um die ersten und zweiten Lagerelemente in Eingriff miteinander zu bringen, wobei die ersten und zweiten Lagerelemente im Eingriff eine definierte Position des Messwerkzeugs an dem Kupplungsteil festlegen, und wobei das zumindest eine Verriegelungselement das Messwerkzeug an dem Haltezapfen befestigt.
Die Erfindung betrifft ferner ein Messwerkzeug für einen solchen Messkopf.
Ein Messkopf und ein Messwerkzeug dieser Art sind aus DE 10 2005 043 454 B3 bekannt.
Koordinatenmessgeräte werden typischerweise verwendet, um ausgewählte geometrische Abmessungen oder gar die Raumform von Werkstücken zu bestimmen. Typischerweise besitzt ein Koordinatenmessgerät einen Messkopf, der relativ zu dem Werkstück (nachfolgend Messobjekt) bewegt werden kann. Abhängig von der Position des Messkopfes relativ zum Werkstück werden Raumkoordinaten bestimmt, die die Position ausgewählter Messpunkte an dem Werkstück innerhalb eines definierten Messvolumens repräsentieren. Wenn man für eine Vielzahl von Messpunkten eine entsprechende Vielzahl von Raumkoordinaten bestimmt, kann man anhand der Raumkoordinaten die geometrische Abmessungen und die Form des Messobjekts bestimmen.
In vielen Fällen besitzt der Messkopf ein Tastwerkzeug, mit dem die ausgewählten Messpunkte angetastet (berührt) werden. Dementsprechend wird der Messkopf häufig auch als Tastkopf bezeichnet. Das Tastwerkzeug besitzt in der Regel einen oder mehrere Stifte mit einer Spitze, die zum Antasten der ausgewählten Messpunkte dient. Es gibt jedoch auch Messköpfe für Koordinatenmessgeräte, die berührungslos arbeiten, etwa mit Laser und/oder Kameras. Die vorliegende Erfindung ist vor allem für taktile Messwerkzeuge (Tastwerkzeuge) von Bedeutung, sie kann jedoch prinzipiell auch bei berührungslos arbeitenden Messköpfen und entsprechenden Messwerkzeugen zur Anwendung kommen. Im folgenden wird jedoch der Einfachheit halber auf die bevorzugte Anwendung, d. h. auf einen Tastkopf mit einem Tastwerkzeug Bezug genommen.
Um bei komplexen Werkstücken alle Messpunkte zu erreichen, ist es häufig wünschenswert, den Taststift in unterschiedlichen Orientierungen relativ zum Tastkopf zu halten. Darüber hinaus ist es häufig wünschenswert, Tastwerkzeuge mit unterschiedlichen Taststiften oder Taststiftkombinationen an dem Tastkopf zu befestigen, um alle gewünschten Messpunkte optimal zu erreichen.
DE 101 14 126 A1 offenbart einen Tastkopf mit einem auswechselbaren Tastwerkzeug. Das Tastwerkzeug besitzt einen L-förmig abgewinkelten Taststift, der in mehreren Drehwinkelpositionen an dem Tastkopf befestigt werden kann. Ein Drehteller des Tastwerkzeugs ist über eine kinematische Dreipunktlagerung in einer definierten Drehwinkelposition an dem Tastkopf angeordnet. Um die Drehwinkelposition zu verändern, wird der Drehteller über eine pneumatisch betätigte Schubstange aus der Dreipunktlagerung ausgerückt und anschließend an der Schubstange über einen im Tastkopf angeordneten Drehantrieb gedreht. Danach wird der Drehteller wieder in die definierte Dreipunktlagerung eingerückt. Die Drehwinkelposition des Drehtellers und des daran angeordneten Taststiftes wird mit einem Sensor bestimmt, der gleichzeitig auch Signale für den Drehantrieb liefert.
In DE 10 2009 008 722 A1 ist ein Tastkopf für ein Koordinatenmessgerät beschrieben, bei dem das Tastwerkzeug mit Hilfe von Messkraftgeneratoren und einem sogenannten Abrollvorsprung gedreht werden kann. Messkraftgeneratoren dienen bei sogenannten aktiven Tastköpfen eigentlich dazu, eine definierte Antastkraft beim Antasten eines Messpunktes zu gewährleisten. Sie sind bei aktiven Tastköpfen prinzipbedingt vorhanden und werden gemäß DE 10 2009 008 722 A1 zusätzlich auch zum Drehen des Tastwerkzeugs verwendet.
Der Drehteller des Tastwerkzeugs ist bei dem Tastkopf aus DE 10 2009 008 722 A1 an einem Haltezapfen befestigt, über den der Drehteller für die Drehbewegung aus seiner kinematischen Lagerung ausgerückt werden kann. Gemäß einem speziellen Ausführungsbeispiel kann der Haltezapfen zweiteilig ausgebildet sein, so dass sich das vordere freie Ende des Haltezapfens, an dem der Drehteller befestigt ist, vom Schaft des Haltezapfens lösen kann, wenn das Tastwerkzeug zu stark gegen das Messobjekt oder ein anderes Hindernis stößt. Die teilbare Realisierung des Haltezapfens ermöglicht somit einen Kollisionsschutz, der zumindest größere Beschädigungen am Messkopf, Messwerkzeug und/oder Hindernis verhindert. Die nachveröffentlichte DE 10 2010 020 654 A1 und die gleichermaßen nachveröffentlichte DE 10 2010 018 493 A1 beschreiben weitere Details dieses bekannten Tastkopfes.
Dieselbe Art von Kollisionsschutz ist auch in der eingangs genannten DE 10 2005 043 454 B3 beschrieben, allerdings dort für einen Tastkopf mit einem starren (nicht drehbaren) Tastwerkzeug.
Es hat sich gezeigt, dass die teilbare Realisierung des Haltezapfen ungünstig ist, wenn der Haltezapfen auch zum Drehen des Tastwerkzeugs dient bzw. Drehmomente beim Drehen aufnehmen muss. Der Haltezapfen muss in diesem Fall eine zuverlässige und stabile Verbindung nicht nur in Bezug auf axiale Belastungen, sondern auch in Bezug auf Belastungen in radialer Richtung gewährleisten. Andererseits soll sich das freie Ende des Haltezapfens, an dem das Tastwerkzeug befestigt ist, im Fall einer Kollision leicht lösen können. Eine geeignete zwei- oder mehrteilige Realisierung des Haltezapfens ist aufwendig und teuer, insbesondere wenn der Tastkopf auch noch leicht und kompakt sein soll.
Aus DE 39 22 296 A1 ist es bekannt, Messtaster bzw. Werkzeuge für ein Koordinatenmessgerät durch Magnetkräfte in Magazinplätzen eines Wechselmagazins zu halten.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Messkopf der eingangs genannten Art mit einem alternativen Kollisionsschutz anzugeben. Vorzugsweise soll sich der Kollisionsschutz für einen Messkopf mit drehbarem Messwerkzeug eignen, insbesondere mit einem Messwerkzeug, das mit der in DE 10 2009 008 722 A1 beschriebenen Methode drehbar ist.
Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung durch einen Messkopf der eingangs genannten Art gelöst, wobei die Ankerplatte lösbar an dem Teller befestigt ist und das zumindest eine Verriegelungselement die Ankerplatte an dem Haltezapfen hält.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Messwerkzeug der eingangs genannten Art gelöst, mit einem Teller mit einer Anzahl von zweiten Lagerelementen, die im Eingriff mit den ersten Lagerelementen am Messkopf eine definierte Position des Messwerkzeugs an dem Messkopf festlegen, mit einer Ankerplatte und mit zumindest einem verstellbaren Verriegelungselement, das dazu ausgebildet ist, das Messwerkzeug an dem Haltezapfen des Messkopfes zu befestigen, wobei die Ankerplatte lösbar an dem Teller befestigt ist und das zumindest eine Verriegelungselement die Ankerplatte an dem Haltezapfen hält.
Bevorzugt ist die Ankerplatte zerstörungsfrei lösbar und somit grundsätzlich reversibel an dem Teller befestigt, d. h. die Art der Befestigung ermöglicht ein wiederholtes Lösen und Zusammenfügen von Ankerplatte und Teller.
Bei dem neuen Messkopf ist die „Sollbruchstelle”, die in einem Kollisionsfall ein Abtrennen des Messwerkzeugs vom Messkopf ermöglicht, in das Messwerkzeug verlegt. Im Gegensatz dazu befindet sich die Sollbruchstelle bei den bekannten Messköpfen mit Kollisionsschutz in dem Messkopf. Der neue Messkopf hat daher zunächst einmal den Nachteil, dass er nicht von sich aus gegen Beschädigungen im Kollisionsfall geschützt ist. Der Kollisionsschutz hängt vielmehr von dem angekoppelten Messwerkzeug ab. Dies birgt die Gefahr, dass ein Anwender mit dem Einsatz eines Messwerkzeugs, das nicht der vorliegenden Erfindung entspricht, den Kollisionsschutz aushebelt. Andererseits besitzt die neue Realisierung den Vorteil, dass der Messkopf und insbesondere der Haltezapfen im Messkopf einfacher, leichter und trotzdem stabiler hergestellt werden können.
Des Weiteren besitzt die neue Realisierung den Vorteil, dass Verschleiß, der durch Reibung an der Sollbruchstelle entstehen kann, im (typischerweise eher günstigen) Messwerkzeug und nicht im relativ teuren Messkopf auftritt. Sollte die Sollbruchstelle für den Kollisionsschutz aufgrund von Kollisionen und/oder Spiel im alltäglichen Einsatz Verschleiß zeigen, genügt es, dass eher günstige Messwerkzeug auszutauschen.
Überraschenderweise wirkt sich die Sollbruchstelle im Messwerkzeug nicht negativ auf die Genauigkeit des Messwerkzeugs bzw. des Messkopfes mit dem neuen Messwerkzeug aus, da die relative Position des Messwerkzeugs am Kupplungsteil weiterhin durch die ersten und zweiten Lagerelemente bestimmt wird. Selbst wenn die Ankerplatte Spiel in Bezug auf dem Teller des Messwerkzeugs haben sollte, verschlechtert dies nicht die Positioniergenauigkeit des Messwerkzeugs am Kupplungsteil, da die Position des Messwerkzeugs allein über die ersten und zweiten Lagerelemente und nicht über die Ankerplatte bestimmt wird.
Wie nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert wird, kann der neue Messkopf vorteilhaft als Tastkopf ohne integrierten Drehantrieb zum Drehen des Tastwerkzeugs realisiert werden, indem der Tastkopf einen oder mehrere Messkraftgeneratoren verwendet, die mit Hilfe eines Abrollvorsprungs am Tastkopf eine gewünschte Drehbewegung erzeugen. Dabei dient der Haltezapfen im wesentlichen nur dazu, das Messwerkzeug während des Drehvorgangs an dem Tastkopf zu halten, so dass es nicht herabfällt, wenn die Ankerplatte von dem Magneten gelöst ist. Der Haltezapfen kann aufgrund der neuen Anordnung radiale Belastungen, die sich als Folge der Drehbewegung am Abrollvorsprung ergeben, gut aufnehmen.
Insgesamt bietet der neue Messkopf mit dem neuen Messwerkerzug einen zuverlässigen Kollisionsschutz, der im Vergleich zu bekannten Messköpfen einfacher und kostengünstiger realisiert werden kann, indem die Ankerplatte des Messwerkzeugs zerstörungsfrei lösbar an dem Teller des Messwerkzeugs befestigt, der im übrigen einen Taststift, eine Kamera, einen Laser oder einen anderen Sensor zum Bestimmen von Raumkoordinaten aufweist. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
In einer bevorzugten Ausgestaltung erzeugt der Magnet eine definierte erste Haltekraft, mit der die Ankerplatte angezogen wird, wobei die Ankerplatte mit einer definierten zweiten Haltekraft an dem Teller befestigt ist, und wobei die zweite Haltekraft größer ist als die erste Haltekraft. In einigen Ausführungsbeispielen ist die zweite Haltekraft größer als 80 N und vorzugsweise größer als 100 N.
Auf den ersten Blick könnten man annehmen, dass es für den Kollisionsschutz von Vorteil ist, wenn die „Sollbruchstelle” im Messwerkzeug fragiler ist als die Verbindung zwischen dem Messwerkzeug und dem Kupplungsteil, da ja gerade die Sollbruchstelle im Messwerkzeug nachgeben soll, wenn es zu einer Kollision kommt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Haltekraft, mit der der Magnet die Ankerplatte anzieht trotzdem kleiner sein kann als die zweite Haltekraft, mit der die Ankerplatte an dem Teller gehalten wird, da die ersten und zweiten Lagerelemente im Eingriff eine zusätzliche Stabilisierung der Verbindung bieten. Daher löst sich die Sollbruchstelle zwischen der Ankerplatte und dem Teller im Betrieb des neuen Messkopfes doch eher als die Verbindung zwischen Ankerplatte und Magnet, auch wenn die Haltekraft des Magneten selbst kleiner ist. Andererseits besitzt diese Ausgestaltung den Vorteil, dass der Magnet die Ankerplatte nicht von dem Teller des Messwerkzeugs abtrennen kann. Die Ausgestaltung ermöglicht daher eine stabileres und zuverlässigeres Auswechseln des Messwerkzeugs.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das zumindest eine Verriegelungselement unterhalb der Ankerplatte angeordnet, wenn das Messwerkzeug an dem Kupplungsteil angekoppelt ist
In dieser Ausgestaltung trägt bzw. stützt das Verriegelungselement die Ankerplatte von unten gegen die Schwerkraft, wenn die Ankerplatte nicht vom Magneten im Kupplungsteil angezogen ist. Andererseits hält die Ankerplatte den Teller, sofern die (zweite) Haltekraft zwischen Ankerplatte und Teller nicht infolge einer Kollision überdruckt wird. Die Ankerplatte ist gewissermaßen an dem Verriegelungselement aufgehängt und hält ihrerseits das Messwerkzeug, das sich von dem Verriegelungselement nach unten erstreckt. Die Ausgestaltung ermöglicht eine kostengünstige Realisierung, indem das Verriegelungselement in eine Ausnehmung am Teller eingelegt und dann mit Hilfe der Ankerplatte an dem Teller fixiert wird. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung eine großflächige Anlage der Ankerplatte an dem Magneten und somit eine hohe erste Haltekraft mit einem recht kleinen Magneten.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt das Messwerkzeug zumindest ein Federelement, das die Ankerplatte mit der definierten zweiten Haltekraft an dem Teller fixiert.
Eine solche Fixierung ist eine einfache und kostengünstige Variante, die einerseits einen stabilen Betrieb in allen Fällen ohne Kollisionen und gleichzeitig einen hinreichenden Kollisionsschutz bietet. Zudem kann der Anwender die Ankerplatte und den Teller leicht wieder zusammenfügen, wenn der Teller bei einer Kollision von der Ankerplatte abgetrennt wurde.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Federelement eine Schraubenfeder, die ringförmig um die Ankerplatte herum verläuft.
In dieser Ausgestaltung ist das Federelement eine Schraubenfeder, die ihrerseits zu einem Ring gebogen ist. Die „Seele” der Schraubenfeder verläuft vorzugsweise konzentrisch zu dem Haltezapfen, wenn das Messwerkzeug an dem Haltezapfen befestigt ist. Diese Ausgestaltung hat sich als eine sehr zuverlässige Verbindung zwischen der Ankerplatte und dem Teller erwiesen. Die umlaufende Schraubenfeder bietet eine sehr gleichmäßige Haltekraft rund um das Ankerteil. Punktuelle Belastungen, die zu einem erhöhten Verschleiß führen können, sind minimiert. Andererseits lässt sich die Haltekraft mit einem solchen Federelement gut dimensionieren, um das bevorzugte Verhältnis von erster und zweiter Haltekraft zu erreichen.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Teller eine Ausnehmung auf, in der die Ankerplatte lösbar aufgenommen ist. Vorzugsweise sitzt die Ankerplatte passgenau in der Ausnehmung, wobei das Federelement zwischen dem Außenumfang der Ankerplatte und dem Innenmantel der Ausnehmung angeordnet ist.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr zuverlässige und trotzdem lösbare Verbindung zwischen der Ankerplatte und dem Teller. Sie minimiert oder vermeidet gar das Risiko, dass die Ankerplatte von dem Teller abgetrennt werden kann, wenn sich das Messwerkzeug nicht an dem Haltezapfen befindet, beispielsweise wenn das Messwerkzeug in einem Werkzeugmagazin angelegt wird. Die Anordnung der Ankerplatte in der Ausnehmung vermeidet Stoßstellen bzw. Angriffspunkte, an denen die Ankerplatte gegen die zweite Haltekraft ausgehebelt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Haltezapfen eine Längsachse und ist entlang der Längsachse axial beweglich.
Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, um die zweiten Lagerelemente am Messwerkzeug von den ersten Lagerelementen am Kupplungsteil zu trennen (auszurücken), ohne dass die Verbindung zwischen dem Messwerkzeug und dem Messkopf vollständig gelöst wird. Daher vereinfacht diese Ausgestaltung das bevorzugte Drehen des Messwerkzeugs relativ zum Messkopf.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Haltezapfen um die Längsachse drehbar, wobei die ersten und zweiten Lagerelemente mehrere definierte Drehwinkelpositionen festlegen.
Diese Ausgestaltung baut auf der zuvor genannten Ausgestaltung auf, indem der Haltezapfen eine Drehung des Messwerkzeugs am Messkopf ermöglicht. Die neue Art des Kollisionsschutzes ist gerade in diesen Fällen, in denen der Haltezapfen verschiedene Belastungen in unterschiedlichen Richtungen aufnehmen muss, von großem Vorteil.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Messkopf einen Detektor und das zumindest eine Verriegelungselement besitzt eine Verriegelungsposition, in der es die Ankerplatte an dem Haltezapfen befestigt, und zumindest eine Freigabeposition, in der es die Ankerplatte freigibt, wobei der Detektor ein Signal erzeugt, das für die Verriegelungsposition und/oder die Freigabeposition repräsentativ ist
In dieser Ausgestaltung besitzt der Messkopf einen Detektor, mit dessen Hilfe die Funktion des Verriegelungsmechanismus überwacht wird. Der Detektor erzeugt ein Signal, das für zumindest einer der Positionen des Verriegelungselements (Verriegelungsposition und/oder Freigabeposition) repräsentativ ist. Dementsprechend ist das Signal dazu ausgebildet, die jeweilige Position des Verriegelungselements anzuzeigen. Vorzugsweise wird das Signal des Detektors im Messkopf und/oder einer mit dem Messkopf verbundenen Steuerung ausgewertet, um eine unzureichende Befestigung des Messwerkzeugs an dem Haltezapfen frühzeitig zu erkennen und in Abhängigkeit davon ein Warnsignal an den Bediener der Maschine auszugeben und/oder einen Betriebsstopp auszulösen. Es ist ferner bevorzugt, wenn die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Signal des Detektors ein Ausrücken des Drehtellers und gegebenenfalls eine damit verbundene Änderung der Drehwinkelposition verhindert.
Alternativ oder ergänzend hierzu könnte der Verriegelungsmechanismus fehlersicher ausgebildet sein, beispielsweise durch eine mechanische Konstruktion, die eine Befestigung des Tastwerkzeugs mit unzureichender Verriegelung des Verriegelungselements ausschließt. Die Verwendung eines Detektors zum Erzeugen eines speziellen Überwachungssignals vereinfacht allerdings die mechanische Konstruktion der Schnittstelle zwischen Messwerkzeug und Kupplungsteil. Darüber hinaus ermöglicht der Detektor, Veränderungen an der mechanischen Schnittstelle zwischen Drehteller und Kupplungsteil, etwa durch Verschmutzung oder Verschleiß zu berücksichtigen.
In einer weiteren Ausgestaltung besitzt der Teller zumindest einen Identifikationsschaltkreis und das Kupplungsteil besitzt einen Sensor zum Auslesen des zumindest einen Identifikationsschaltkreises.
Ein Identifikationsschaltkreis im Sinne dieser Ausgestaltung ist ein – vorzugsweise elektronischer – Schaltkreis, der eine Kodierung enthält, die das Messwerkzeug identifiziert. Ein bevorzugter Identifikationsschaltkreis enthält einen Speicher, in dem die Kodierung digital gespeichert ist. Prinzipiell könnte der Identifikationsschaltkreis aber eine mechanische Kodierung aufweisen, die mechanisch, elektrisch und/oder optisch mit einem geeigneten Sensor im Kupplungsteil ausgelesen wird. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass der Tastkopf die Identität und Eigenschaften des Tastwerkzeugs einfach und automatisiert erkennen kann, um beispielsweise die Anzahl der möglichen Drehwinkelpositionen und/oder das Vorhandensein des neuen Detektors festzustellen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Detektor dazu ausgebildet, das Auslesen des Identifikationsschaltkreises durch den Sensor in Abhängigkeit von der Verriegelungsposition und/oder der Freigabeposition zu verhindern.
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr einfache, kostengünstige und platzsparende Realisierung des Detektors, indem der Detektor die von dem Identifikationsschaltkreis ohnehin gelieferte Kodierung nutzt, um das Überwachungssignal für den Verriegelungsmechanismus zu erzeugen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verhindert der Detektor das Auslesen des Identifikationsschaltkreises, wenn sich das Verriegelungselement nicht in seiner Verriegelungsposition befindet. Das ”Signal” des Detektors besteht in diesem Fall darin, dass der Sensor kein Signal vom Identifikationsschaltkreis erhält. Der Detektor kann daher ein passives Element sein, was von Vorteil ist, um eine Erwärmung des Messkopfes im Messbetrieb zu minimieren.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beinhaltet der Detektor einen passiven elektrischen Schalter, der elektrisch in Reihe zu dem zumindest einen Identifikationsschaltkreis angeordnet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine sehr einfache, kostengünstige und zuverlässige Realisierung des Detektors. Vorzugsweise ist der Schalter nur dann geschlossen, wenn sich das Verriegelungselement in seiner Verriegelungsposition befindet, so dass das Auslesen des Identifikationsschaltkreises nur möglich ist, wenn der Verriegelungsmechanismus geschlossen ist. Der elektrische Schalter ist vorzugsweise ein mechanisch betätigter Mikroschalter. Ein solcher Schalter lässt sich in dem geringen Bauraum eines Drehtellers gut integrieren.
In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet der Verriegelungsmechanismus zwei – vorzugsweise federbelastete – Schieber, die gegenläufig zueinander verschiebbar sind, um das zumindest eine Verriegelungselement in die Freigabeposition zu bringen.
Zwei gegenläufige Schieber ermöglichen ein einfaches und sicheres Öffnen und Schließen des Verriegelungsmechanismus. Darüber hinaus ist ein Verriegelungsmechanismus mit zumindest zwei gegenläufigen Verriegelungselementen robust und tolerant gegenüber leichten Positionierungenauigkeiten beim Einsetzen des Drehtellers. Solche Ungenauigkeiten werden durch gegenläufige Elemente ausgeglichen. Federbelastete Schieber besitzen den Vorteil, dass sie eine definierte Ruheposition gewährleisten, in der der Drehteller vorzugsweise an dem Haltezapfen verriegelt ist.
Die bevorzugten Schieber besitzen jeweils ein freies Ende, wobei die freien Enden in der Ruheposition diametral zueinander liegen und radial über den Drehtellerrand hinausragen. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache manuelle Betätigung und eine gut reproduzierbare maschinelle Betätigung des Verriegelungsmechanismus.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Koardinatenmessgerät mit einem Tastkopf gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine stark vereinfachte Darstellung des Tastkopfes mit einer Tastkopfsensorik und einem Messkraftgenerator,
3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Tastkopfes in einer Ansicht von unten auf das Kupplungsteil,
4 das Kupplungsteil aus 3 in einer Schnittansicht entlang der Linie IV-IV,
5 ein Ausführungsbeispiel eines Tastwerkzeuges in einer Ansicht auf den Teller, der an das Kupplungsteil aus 3 angekoppelt werden kann,
6 eine vereinfachte Darstellung des Verriegelungsmechanismus aus dem Tastwerkzeug aus 5,
7 eine vereinfachte Darstellung des Tastwerkzeuges aus 5 an dem Kupplungsteil aus 3 und 4, und
8 das Kupplungsteil und das Tastwerkzeug aus 7 im Fall einer Kollision.
In 1 ist ein Koordinatenmessgerät mit dem neuen Tastkopf in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Koordinatenmessgerät 10 besitzt hier eine Basis 12, auf der ein Portal 14 in Langsrichtung verschieblich angeordnet ist. Die Bewegungsrichtung des Portals 14 relativ zu der Basis 12 wird üblicherweise als y-Achse bezeichnet. Am oberen Querträger des Portals 14 ist ein Schlitten 16 angeordnet, der in Querrichtung verschieblich ist. Die Querrichtung wird üblicherweise als x-Achse bezeichnet. Der Schlitten 16 trägt eine Pinole 18, die in z-Richtung, also senkrecht zu der Basis 12, verfahren werden kann. Mit den Bezugsziffern 20, 22, 24 sind Messeinrichtungen bezeichnet, mit deren Hilfe die Position des Portals 14, des Schlittens 16 und der Pinole 18 bestimmt werden kann. Typischerweise handelt es sich bei den Messeinrichtungen 20, 22, 24 um Glasmaßstäbe, die mit Hilfe geeigneter Sensoren abgelesen werden.
Am unteren freien Ende der Pinole 18 ist ein Tastkopf 26 angeordnet, der ein Tastwerkzeug 27 hält. Das Tastwerkzeug 27 weist hier drei Taststifte 28 auf, die jeweils an ihren freien Enden eine Tastkugel 29 besitzen. Die Kugel dient dazu, einen Messpunkt an einem Messobjekt 30 anzutasten. Mit Hilfe der Messeinrichtungen 20, 22, 24 lässt sich die Position des Tastkopfes 26 innerhalb des Messvolumens beim Antasten des Messpunktes bestimmen. In Abhängigkeit davon kann man Raumkoordinaten des angetasteten Messpunktes innerhalb des Messvolumens bestimmen, das von den Bewegungsachsen des Messkopfes aufgespannt wird.
Mit der Bezugsziffer 32 ist eine Auswerte- und Steuereinheit bezeichnet, die über Leitungen 34 und 36 mit den Antrieben und Sensoren am Portal verbunden ist. Die Steuereinheit 32 dient dazu, die Antriebe für die Bewegungen des Tastkopfes 26 entlang der drei Koordinatenachsen x, y und z anzusteuern. Außerdem liest die Auswerte- und Steuereinheit 32 die Messwerte von den Messeinrichtungen 20, 22, 24 ein, und sie bestimmt in Abhängigkeit davon und in Abhängigkeit von den Auslenkungen des Tastwerkzeugs 27 die aktuellen Raumkoordinaten des angetasteten Messpunktes.
2 zeigt anhand einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung die grundlegende Funktionsweise des Tastkopfes 26. Der Tastkopf 26 besitzt ein Rumpfteil 38 und ein Kupplungsteil 40, die hier über zwei Blattfedern 42 und 44 miteinander verbunden sind. Die Blattfedern 42, 44 bilden ein Federparallelogramm, das eine Bewegung des Kupplungsteils 40 in Richtung des Pfeils 46 (und zurück in Richtung des Pfeils 46') ermöglicht. Damit kann das Tastwerkzeug 27 mit den Taststiften 28 um eine Distanz D aus seiner Ruhelage ausgelenkt werden.
An dem Rumpfteil 38 und an dem beweglichen Teil 40 ist hier jeweils ein Schenkel 48, 50 angeordnet. Die Schenkel 48, 50 stehen hier parallel zu den Blattfedern 42, 44. Zwischen den Schenkeln 48, 50 sind ein Auslenkungsdetektor 52 (hier mit einer Tauchspule 53 und einem Tauchkörper 54) und ein Messkraftgenerator 56 angeordnet. Die Tauchspule 53 erzeugt ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Eintauchbewegung des Tauchkörpers 54. Als Auslenkungsdetektor 52 sind alternativ oder ergänzend Hall-Sensoren, piezoresistive Sensoren, magnetoresistive Sensoren oder jeder andere Sensor (etwa optische Sensoren) denkbar, mit deren Hilfe die räumliche Auslenkung des Tastwerkzeuges 27 relativ zu dem Rumpfteil 38 bestimmt werden kann. Der Messkraftgenerator 56 ist hier ebenfalls als Tauchspule ausgebildet. Mit Hilfe des Messkraftgenerator 56 können die beiden Schenkel 42 und 50 gegeneinander gezogen oder auseinandergedrückt werden.
In der stark vereinfachten Darstellung in 2 ermöglicht der Tastkopf 26 eine Auslenkung des Tastwerkzeuges 27 lediglich in Richtung des Pfeils 46. Den einschlägigen Fachleuten ist allerdings klar, dass ein Tastkopf 26 typischerweise eine entsprechende Auslenkung in zwei weiteren, orthogonalen Raumrichtungen ermöglicht. Dies kann beispielsweise mit weiteren Federparallelogrammen und/oder mit einer Membranfeder realisiert sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Realisierung beschränkt und kann auch bei anderen Arten von Messköpfen köpfen verwendet werden.
3 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Tastkopfes 26 in einer Ansicht von unten auf die Wechselschnittstelle (also ohne Tastwerkzeug 27). 4 zeigt einen vereinfachten Schnitt des Tastkopfes aus 3 entlang der Schnittlinie IV-IV.
Das Rumpfteil 38 hält das Kupplungsteil 40, das an dem Rumpfteil 38 vorzugsweise in drei orthogonalen Raumrichtungen beweglich ist. Der Einfachheit halber sind in 4 lediglich zwei Federelemente 42 gezeigt, die die drei orthogonalen Bewegungsrichtungen ermöglichen. Das Kupplungsteil 40 weist hier einen Zapfen 57 auf, der in dem Kupplungsteil 40 axial, d. h. entlang seiner Längsachse, beweglich geführt ist (Die axiale Bewegung ist im Detail in der eingangs genannten DE 10 2009 008 722 A1 beschrieben, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist). Im Randbereich des Kupplungsteils 40 sind drei Kugelpaare 58 angeordnet, die erste Lagerelemente für eine kinematische Lagerung des Tastwerkzeugs 27 bilden. Das Kupplungsteil 40 besitzt ferner einen Magneten 60, hier in Form eines ringförmigen Elektromagneten. Alternativ kann der Magnet ein Permanentmagnet sein, der mit einem zusätzlichen Elektromagneten verstärkt oder abgeschwächt wird. Der Magnet 60 ist hier konzentrisch zu dem Zapfen 57 an dem Kupplungsteil 40 angeordnet. Des weiteren besitzt das Kupplungsteil 40 in diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Sensor 62 mit zwei Kontakten 64 und einen zweiten Sensor 66. Am Rumpfteil 38 ist schließlich eine Zylinderhülse 68 mit einem Innenmantel 70 ausgebildet. Die Zylinderhülse 68 erstreckt sich hier konzentrisch zu dem Zapfen 57 und bildet einen Abrollvorsprung 68, der in bevorzugten Ausführungsbeispielen zum Drehen des Tastwerkzeugs 27 verwendet werden kann. Die Drehung des Tastwerkzeugs 27 mit Hilfe des Abrollvorsprungs 68 ist im Detail in der schon genannten DE 10 2009 008 722 A1 beschrieben, die hier auch insoweit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Wie bereits bei der Erläuterung von 2 erwähnt wurde, kann die Position des Kupplungsteils 40 relativ zu dem Rumpfteil 38 mit Hilfe von Messkraftgeneratoren 56 verändert werden. Dies dient üblicherweise dazu, um eine definierte Messkraft beim Antasten eines Messpunktes zu erzeugen. Um darüber hinaus eine vorteilhafte Bewegung des Zapfens 57 relativ zu dem Kupplungsteil 40 zu ermöglichen, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Anschlag 72 vorgesehen, der hier an dem Rumpfteil 38 ausgebildet ist oder zumindest mit diesem starr verbunden ist. Der Anschlag 72 wirkt mit einem Gegenstück 73 zusammen, das am oberen Ende des Zapfens 57 ausgebildet ist. In 4 ragt das obere Ende des Zapfens 57 nach oben über den Anschlag 72 hinaus und das Gegenstück 73 ist oberhalb von dem Anschlag 72 angeordnet. Wenn das Kupplungsteil 40 mit Hilfe des Messkraftgenerators 56 nach unten gedrückt wird, folgt der Zapfen 57 dieser Bewegung, bis das Gegenstück 73 von oben gegen den Anschlag 72 stößt. Ab dieser Position wird der Zapfen 57 gegen eine weitere Bewegung nach unten blockiert. Das Kupplungsteil 40 kann demgegenüber mit Hilfe des Messkraftgenerators 56 weiter nach unten gedrückt werden. Von dem Moment an, in dem der Zapfen 57 über das Gegenstück 73 an dem Anschlag 72 blockiert ist, bewegt der Messkraftgenerator 56 nur noch das Kupplungsteil 40 nach unten, nicht mehr den Zapfen 57. Anders ausgedrückt schiebt der Messkraftgenerator 56 das Kupplungsteil 40 relativ zu dem Zapfen 57 nach unten. Da der Zapfen 57 an seinem unteren freien Ende dazu ausgebildet ist, das Tastwerkzeug 27 zu halten (siehe 7 und 8), kann man mit Hilfe des Messkraftgenerators 56 und des Anschlags 72 den Abstand zwischen dem Kupplungsteil 40 und dem Tastwerkzeug 27 variieren. Dies wird in Ausführungsbeispielen vorteilhaft dazu verwendet, um das Kupplungsteil 40 „sanft” an das Tastwerkzeug 27 anzunähern und anschließend mit dem Magneten 60 anzuziehen.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Tastwerkzeugs 27 in einer Draufsicht auf die Schnittstelle, mit der das Tastwerkzeug 27 an das Kupplungsteil 40 angekoppelt wird. Das Tastwerkzeug 27 besitzt einen Drehteller 74, der hier kreisförmig ausgebildet ist. Am Außenumfang des Drehtellers 74 ist ein Traktionselement angeordnet 76. Das Traktionselement kann ein Gummiring oder auch eine Außenverzahnung sein, die mit einer entsprechenden Verzahnung am Innenmantel 70 (hier nicht dargestellt) des Abrollvorsprungs 68 zusammenwirkt. Der Drehteller 74 besitzt hier mehrere Walzen 78, die als Lagerelemente mit den Kugelpaaren 58 am Kupplungsteil 40 zusammenwirken, um eine reproduzierbare, kinematisch bestimmte Lagerung des Tastwerkzeugs 27 am Kupplungsteil 40 zu bewirken. Anstellen der hier dargestellten Lagerelemente in Form von Walzen und Kugelpaaren können auch andere Lagerelemente verwendet sein, die eine kinematische Lagerung des Tastwerkzeugs 27 am Kupplungsteil 40 bewirken, etwa eine Hirthverzahnung. Des weiteren können die Walzen 78 prinzipiell die Lagerelemente am Kupplungsteil 40 sein, während am Drehteller 74 Kugelpaare 58 ausgebildet sind.
Die Walzen 78 sind hier in Umfangsrichtung des Drehtellers 74 in gleichmäßigen Abständen zueinander angeordnet. Radial innen zu jeder Walze 78 sind zwei Kontakte 80 angeordnet, die mit den Kontakten 66 am Kupplungsteil 40 zusammenwirken, wenn der Drehteller 74 am Kupplungsteil 40 in einer durch die Walzen 78 und Kugelpaare 58 definierten Drehposition befestigt ist. Bezugsziffer 82 bezeichnet einen Identifikationsschaltkreis, beispielsweise in Form eines Speicherchips, in dem eine individuelle Kodierung gespeichert ist. Jeder Identifikationsschaltkreis enthält daher eine eindeutige Information. Der Sensor 62 kann über die Kontakte 64 jeweils nur einen Identifikationsschaltkreis 82 auslesen und anhand der ausgelesenen Kodierung die Drehwinkelposition des Tastwerkzeugs 27 relativ zum Kupplungsteil 40 und eventuell weitere Eigenschaften des Tastwerkzeugs, wie etwa die Taststiftlänge, erkennen.
Im Zentrum des Drehtellers 74 ist eine Ankerplatte 83 mit einer Aufnahme in Form einer kreisförmigen Öffnung 84 angeordnet. Die Ankerplatte besteht aus einem magnetisierbaren Material, so dass sie von dem Magnete 60 am Kupplungsteil 40 angezogen werden kann. An der Ankerplatte 83 sind hier zwei Verriegelungselemente 86 angeordnet, mit denen der Drehteller 74 zusätzlich an dem unteren freien Ende des Zapfens 57 befestigt werden kann. Dies ermöglicht in den bevorzugten Ausführungsbeispielen das Drehen des Tastwerkzeugs 27 über den Zapfen 57, während die Walzen 78 aus den Kugelpaaren 58 ausgerückt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verriegelungselemente 92 zwei Stäbe, die dazu ausgebildet sind, in eine Nut am unteren freien Ende des Zapfens 57 einzugreifen (siehe 7 und 8).
In 6 ist ein Verriegelungsmechanismus gezeigt, mit dem die Verriegelungselemente 86 geöffnet oder geschlossen werden können, um den Drehteller 74 an dem Zapfen 57 zu befestigen. Der Verriegelungsmechanismus besitzt in diesem Ausführungsbeispiel zwei gegenläufig zueinander bewegliche Schieber 87a, 87b. Jeder Schieber 87a, 87b ist über ein Federelement 88 in eine Ruheposition vorgespannt. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen spannen die Federelemente 88 die Schieber 87 in einer Ruheposition vor, in der die Verriegelungselemente 86 den Drehteller 74 an dem Zapfen 57 festklemmen. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist jeder Schieber 87 mit jeweils einem Klemmstück 89a, 89b verbunden. An jedem Klemmstück 89a, 89b ist ein Verriegelungsstift 86 angeordnet.
Durch gegenläufiges Zusammendrücken der Schieber 87a, 87b in Richtung der in 6 gezeigten Pfeile können die Klemmstücke 89 auseinandergedrückt werden. Loslassen der Schieber 87 führt dazu, dass die Federelemente 88 die Verriegelungsstifte 86 wieder zusammenschieben. Zum Öffnen des Verriegelungsmechanismus besitzt jeder Schieber 87 ein freies Ende 91a, 91b, das über den Außenumfang des Drehtellers 74 nach außen hervorsteht. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen liegen die freien Enden 91a, 91b der Schieber 87a, 87b diametral zueinander am Außenumfang des Drehtellers 74.
In den bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhaltet der Verriegelungsmechanismus ferner einen Detektor 93, der dazu ausgebildet ist, die Verriegelungsposition und/oder die Freigabeposition der Verriegelungselemente 86 zu detektieren. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist der Detektor 93 ein Mikroschalter mit einem Schaltkontakt, der elektrisch in Serie zu allen Kontaktpaaren 80 des Drehtellers 74 angeordnet ist. Der Schaltkontakt kann ein mechanischer Kontakt oder ein elektronischer Schalter, etwa in Form eines Transistors sein. Die Schaltstellung des Schalters 93 wird über den Schieber 87a beeinflusst. In der in 6 gezeigten Position berührt eine Nase 94 des Schiebers 87a den Schauer 93. Durch die Nase 94 wird der Schaltkontakt geschlossen. In dieser Position kann der Sensor 62 im Tastkopf 27 denjenigen Identifikationsschaltkreis 82 auslesen, dessen Kontakte 80 mit den Kontakten 64 am Kupplungsteil in Berührung stehen. Drückt die Nase 94 demgegenüber nicht auf den Schalter 93, kann der Sensor 62 keinen der Identifikationsschaltkreise 82 auslesen. Das Nicht-Vorhandensein eines Identifikationssignals von einem der Identifikationsschaltkreise 82 ist ein Signal, mit dem der Detektor 93 anzeigt, dass die Verriegelungselemente 86 nicht ordnungsgemäß geschlossen sind.
7 und 8 zeigen eine Schnittansicht des Kupplungsteils 40 mit dem Drehteller 74 in einer Betriebsposition, in der die Walzen 78 aus den Kugelpaaren 58 ausgerückt sind, so dass der Drehteller 74 an dem Abrollvorsprung 68 gedreht werden kann. Wie man in 8 erkennen kann, besitzt der Drehteller 74 eine Ausnehmung 96, in der die magnetisierbare Ankerplatte 83 passgenau aufgenommen ist. Dabei wird die Ankerplatte 83 in diesem Ausführungsbeispiel von einem Federelement 98 in der Ausnehmung 96 gehalten. Das Federelement 98 ist hier eine Schraubenfeder, die ringförmig um die (hier kreisförmige) Ankerplatte 83 herum an dieser angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend könnte das Federelement 98 an dem Drehteller 74 angeordnet sein, etwa in der Ausnehmung 96. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Federelement 98 eine zu einem Ring zusammengelegte Spiralfeder, wie sie etwa von der Firma Bal Seal Engineering, Inc., 19650 Pauling, Foothill Ranch, CA 92610-2610, U.S.A. angeboten wird.
In anderen Ausführungsbeispielen kann die Ankerplatte mit Hilfe eines Sprengrings, mit Hilfe von Spanndrähten, mit Hilfe von federbelasteten Haltestiften und/oder mit Hilfe von weiteren Magneten (hier nicht dargestellt) in der Ausnehmung 96 befestigt sein.
In allen Ausführungsbeispielen ist es bevorzugt, wenn die Haltekraft, mit der die Ankerplatte 83 an dem Drehteller 74 befestigt ist, größer ist als die Haltekraft, mit der die Ankerplatte 83 von dem Magnet 60 im Kupplungsteil 40 angezogen wird, so dass der Magnet 60 die Ankerplatte 83 nicht vom Drehteller 74 abreißen kann. Andererseits soll die Haltekraft, mit der die Ankerplatte 83 an dem Drehteller 74 befestigt ist, nur etwas größer sein als die Haltekraft, mit der die Ankerplatte 83 von dem Magnet 60 im Kupplungsteil 40 angezogen wird, damit der Drehteller 74 im Fall einer Kollision mit einem Hindernis leicht von der Ankerplatte 83 und dem Kupplungsteil 40 abreißen kann, ohne dass es zu einer schädigenden Krafteinleitung in das Kupplungsteil 40 kommt.
Wie man in der Darstellung in 8 erkennen kann, verbleibt die Ankerplatte 83 mit dem Verriegelungsmechanismus im Fall einer Kollision an dem Haltezapfen 57, während der Drehteller 74 von der Ankerplatte 83 abreißt. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Ankerplatte 83 zusätzlich noch über ein Seil oder ein anderes flexibles Element (hier nicht dargestellt) mit dem Teller 74 des Messwerkzeugs verbunden sein, um zu verhindern, dass der Teller 74 beim Abreißen von der Ankerplatte ungebremst auf das Werkstück oder die Basis des Koordinatenmessgerätes fällt. Ein solches Sicherungsseil ist beispielsweise aus der eingangs genannten DE 10 2009 008 722 A1 bekannt, die hier auch insoweit durch Bezugnahme aufgenommen ist.

Claims

Messkopf für ein Koordinatenmessgerät zum Bestimmen von Raumkoordinaten an einem Messobjekt (30), mit einem Kupplungsteil (40) zum Ankoppeln eines Messwerkzeugs (27), und mit einem Messwerkzeug (27), das lösbar an dem Kupplungsteil (40) angekoppelt ist, wobei das Kupplungsteil (40) eine Anzahl von ersten Lagerelementen (58), einen Magneten (60) und einen Haltezapfen (57) aufweist, und wobei das Messwerkzeug (27) einen Teller (74) mit einer Anzahl von zweiten Lagerelementen (78), einer Ankerplatte (83) und zumindest einem verstellbaren Verriegelungselement (86) aufweist, wobei der Magnet (60) dazu ausgebildet ist, die Ankerplatte (83) anzuziehen, um die ersten und zweiten Lagerelemente (58, 78) in Eingriff miteinander zu bringen, wobei die ersten und zweiten Lagerelemente (58, 78) im Eingriff eine definierte Position des Messwerkzeugs (27) an dem Kupplungsteil (40) festlegen, und wobei das zumindest eine Verriegelungselement (86) das Messwerkzeug (27) an dem Haltezapfen (57) befestigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte (83) lösbar an dem Teller (74) befestigt ist und das zumindest eine Verriegelungselement (86) die Ankerplatte (83) an dem Haltezapfen (57) hält.
Messkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (60) eine definierte erste Haltekraft erzeugt, mit der die Ankerplatte (83) angezogen wird, wobei die Ankerplatte (83) mit einer definierten zweiten Haltekraft an dem Teller (74) befestigt ist, und wobei die zweite Haltekraft größer ist als die erste Haltekraft.
Messkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Verriegelungselement (86) unterhalb der Ankerplatte (83) angeordnet ist, wenn das Messwerkzeug (27) an dem Kupplungsteil (40) angekoppelt ist.
Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zumindest ein Federelement (98), das die Ankerplatte (83) an dem Teller (74) fixiert.
Messkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (98) eine Schraubenfeder ist, die ringförmig um die Ankerplatte (83) herum angeordnet ist.
Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (74) eine Ausnehmung (96) aufweist, in der die Ankerplatte (83) lösbar aufgenommen ist.
Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltezapfen (57) eine Längsachse (57a) besitzt und entlang der Längsachse (57a) relativ zum Kupplungsteil (40) axial beweglich ist.
Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltezapfen (57) relativ zum Kupplungsteil (40) drehbar ist, wobei die ersten und zweiten Lagerelemente (58, 78) mehrere definierte Drehwinkelpositionen festlegen.
Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Detektor (93), wobei das zumindest eine Verriegelungselement (86) eine Verriegelungsposition besitzt, in der es die Ankerplatte (83) an dem Haltezapfen (57) befestigt, und zumindest eine Freigabeposition, in der es die Ankerplatte (83) freigibt, und wobei der Detektor (93) ein Signal erzeugt, das für die Verriegelungsposition und/oder die Freigabeposition repräsentativ ist.
Messkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Teller (74) zumindest einen Identifikationsschaltkreis (82) besitzt und dass das Kupplungsteil (40) einen Sensor (62) zum Auslesen des zumindest einen Identifikationsschaltkreises (82) besitzt.
Messkopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (93) dazu ausgebildet ist, das Auslesen des Identifikationsschaltkreises (82) durch den Sensor (62) in Abhängigkeit von der Verriegelungsposition und/oder der Freigabeposition zu verhindern.
Messwerkzeug für einen Messkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Teller (74) mit einer Anzahl von zweiten Lagerelementen (78), die im Eingriff mit den ersten Lagerelementen (58) am Messkopf (26) eine definierte Position des Messwerkzeugs (27) an dem Kupplungsteil (40) festlegen, mit einer Ankerplatte (83) und mit zumindest einem verstellbaren Verriegelungselement (86), das dazu ausgebildet ist, das Messwerkzeug (27) an dem Haltezapfen (57) zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Verriegelungselement (86) an der Ankerplatte (83) angeordnet ist, und dass die Ankerplatte (83) lösbar an dem Teller (74) befestigt ist.